运动对肥胖易感和肥胖抵抗大鼠摄食量和身体成分的影响

李静静，张云丽，蔡　明，辛　磊，娄淑杰

（上海体育学院运动科学学院，上海200438）

运动对肥胖易感和肥胖抵抗大鼠摄食量和身体成分的影响

李静静，张云丽，蔡明，辛磊，娄淑杰

（上海体育学院运动科学学院，上海200438）

目的观察运动对肥胖易感和肥胖抵抗大鼠摄食量和身体成分的影响，以期为运动健身和运动减肥提供实验依据。方法雄性SD大鼠70只，高脂饲料和普通饲料喂养8周后，根据体质量筛选出肥胖易感和肥胖抵抗大鼠；并分为肥胖易感安静组（OP）、肥胖易感运动组（OPE）、肥胖抵抗安静组（OR）和肥胖抵抗运动组（ORE）四组，继续给予高脂饲料，运动组适应性运动一周后，进行8周跑台运动，采用Prodigy双能X线骨密度仪测量大鼠身体成分。结果（1）与安静组相比，运动组大鼠摄食量显著下降；（2）与安静组相比，运动组大鼠体质量、脂肪组织量均显著下降，OPE组大鼠肌肉组织量显著上升，而ORE组大鼠肌肉组织量未发生显著性变化。结论同一强度运动可对肥胖易感和肥胖抵抗大鼠的肌肉组织量可产生不同的影响，提示运动健身时要充分考虑到运动强度和营养补充。

运动；肥胖易感；肥胖抵抗；摄食量；身体成分

肥胖在世界范围内广泛流行，成为威胁人类健康的重要公共卫生问题。肥胖与一些代谢性疾病，如糖尿病、动脉粥样硬化、高血压等密切相关［1］。能量摄入过多和体力活动减少是导致肥胖的主要原因［2］。高脂膳食是导致能量过剩的最常见因素，但在高脂膳食的条件下，并不是所有个体都发生肥胖，而是一部分发生肥胖，称为肥胖易感，还有一部分不发生肥胖，称为肥胖抵抗［3］。肥胖抵抗的出现从另一个侧面反映出肥胖是遗传因素与环境因素相互作用的结果。已知运动可减控体质量，改变身体组成成分，这可能与运动时增加能量消耗，促进糖脂代谢有关，但是否与运动改变摄食量有关呢？目前关于运动对摄食量的影响还不是很清楚，关于运动对不同肥胖易感性大鼠摄食量影响的比较研究也少有报道。鉴于此，本研究选取SD大鼠为研究对象，通过高脂饲料喂养建立肥胖易感和肥胖抵抗动物模型，观察运动对不同肥胖易感性大鼠摄食量和身体成分的影响，以期为运动健身、运动减肥和营养干预提供理论依据。通过对肥胖易感和肥胖抵抗群体进行比较研究，可以为运动健身和运动减肥提供新的思路。

1　材料与方法

1.1实验动物与饲料

清洁级雄性SD大鼠70只，7周龄，体质量180～200 g，购自上海西普尔-必凯实验动物有限公司［SCXK（沪）2013-0016］。3～5只/笼分笼饲养，自由摄食、饮水。室温控制在22±2 ℃，相对湿度50%～60%，12 h光照周期（8∶30～20∶30）［SYXK（沪）2012-0003］ 。普通饲料和高脂饲料均购于上海斯莱克实验动物有限责任公司，常规营养成分见表1。其中，高脂饲料和普通饲料能量密度分别为18.6kJ/g和14.4 kJ/g。

动物购进后适应性喂养2周，将大鼠按体质量随机分为普通饲料对照组（n=20，CF）和高脂饲料组（n=50，HF），饮食干预8周后，将高脂饲料组大鼠体质量超过普通饲料对照组大鼠平均体质量加1.4倍标准差的大鼠列入肥胖易感组（n=18），将高脂饲料组大鼠体质量小于普通饲料对照组平均体质量加l倍标准差的大鼠列入肥胖抵抗组（n=18）［4］。将肥胖易感组和肥胖抵抗组大鼠随机分为肥胖易感安静组（n=10，OP）、肥胖易感运动组（n=8，OPE）、肥胖抵抗安静组（n=9，OR）和肥胖抵抗运动组（n=9，ORE）。

表 1　高脂饲料与普通饲料常规营养成分

1.3运动方案

运动干预期间所有大鼠继续高脂饲料喂养，OPE组和ORE组大鼠适应性运动1周（10 m/min，10 min/d），然后进行8周的正式跑台运动，每周运动5 d（周一～周五），运动时间安排在16∶00～19∶00。运动第1、2周具体方案安排如下: 起始速度为11 m/min，时间为10 min，以后每日运动时间增加5 min，跑速增加1 m/min，直至跑速为18 m/min，运动时间为40 min/d。最后6周以跑速18 m/min，运动时间为40 min进行运动，直至实验结束。

1.4摄食量和体质量监控

整个实验过程中，每日计算大鼠摄食量，每周日上午称量大鼠体质量。

1.5双能X线测试

运动干预结束后，经体积分数10%水合氯醛腹腔麻醉，双能X线吸收法测量大鼠身体成分。测试仪器为美国GE公司生产的Prodigy双能X线骨密度仪（DXA，Prodigy；GE Lunar Corp，Madison，WI USA）。采用小动物全身扫描模式，测量脂肪组织量、肌肉组织量等。

1.6统计分析

脂肪组织下降率=（安静组脂肪组织量-运动组脂肪组织量）/安静组脂肪组织量×100%；肌肉组织上升率=（运动组肌肉组织量-安静组肌肉组织量）/运动组肌肉组织量×100%。采用SPSS 20.0软件对所有数据进行分析，计量资料用均值±标准差表示。摄食量和体质量的组间比较采用重复测量方差分析，其他指标采用单因素方差分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1运动对肥胖易感和肥胖抵抗大鼠摄食量的影响

从图1可以看出，一周的运动即可明显降低肥胖易感和肥胖抵抗组大鼠的摄食量。但在此后的几周，各组大鼠的摄食量基本稳定，运动未引起大鼠摄食量的继续减少。而通过比较OP组和OR组大鼠的摄食量，未观察到两组大鼠的摄食量存在明显差异。

2.2运动对肥胖易感和肥胖抵抗大鼠体质量和身体成分的影响

从图2可以看出，在没有人为限制饮食的条件下，运动2周即可明显降低肥胖易感组大鼠的体质量，运动3周可明显降低肥胖抵抗组大鼠的体质量，在整个运动周期，OPE组和ORE组大鼠体质量基本维持不变，而OP组和OR组大鼠体质量则持续缓慢增长，显示运动可以起到很好的控制体质量作用。

表2结果显示: 与安静组相比，运动组大鼠脂肪组织量均显著低于相应的对照组（P＜0.01）；OPE组和ORE组脂肪组织下降率分别达到50.2%和40.9%。运动也明显提高了肥胖易感组大鼠的肌肉组织量（P＜0.05），肌肉组织上升率为12.4%。但在肥胖抵抗组，运动未引起肌肉组织量的明显增加（P＞0.05），肌肉组织上升率仅为2.0%。

图 1　运动对肥胖易感和肥胖抵抗大鼠摄食量的影响

表 2　大鼠身体成分

图 2　运动对肥胖易感和肥胖抵抗大鼠体质量的影响

3　讨论

3.1运动对肥胖易感和肥胖抵抗大鼠摄食量的影响

一般认为，中等强度运动可以增加正常人的食欲和摄食量，主要是为了维持机体的能量平衡，机体要通过增加摄食量来补充消耗的能量［5］。但是也有研究［6］显示，对于超重和肥胖人群，运动并不一定会刺激机体相应地增加能量摄入。本实验观察到，运动可引起肥胖易感和肥胖抵抗大鼠摄食量的显著下降，且在运动后一周摄食量即明显减少，提示运动对摄食量的影响可能与多种因素有关。正常情况下，食欲由下丘脑内一组肽能神经元控制。其中，黑素细胞皮质素原（pro-opiomelanocortin，POMC）/可卡因-苯丙胺调节转录肽（cocaine amphetamine-regulated transcript，CART）神经元为抑制食欲的肽能神经元，刺鼠相关蛋白（agouti-related protein，AGRP）/神经肽Y（neuropeptide Y，NPY）神经元为促进食欲的肽能神经元［7］，这些神经元的活动受血液内瘦素、胰岛素或者肠肽等激素水平的影响，而运动可能会对上述物质在血液内水平产生一定的影响，从而影响到食欲。本研究中运动强度为18 m/min，每日运动40 min，参照Bedford等［8］方法，属中等强度运动，大鼠采用上述运动强度持续运动8周后，体质量和脂肪组织量下降，可能会引起大鼠血液内瘦素和胰岛素水平的下降，瘦素和胰岛素敏感性上升，肠道衍生激素酪酪肽（Peptide tyrosine-tyrosine，PYY）水平上升等现象。陈丽等［9］报道单纯性肥胖症患者进行为期6个月的适量运动（每日走步30 min，60步/min），发现空腹胰岛素和瘦素水平均显著下降，瘦素敏感性上升。Jones等［10］对肥胖青少年的研究中指出，以60%～85%VO2max的运动强度，每周运动三次，每次1 h，坚持8个月后，血浆PYY水平显著上升，这些调节食欲的信号物质穿过血脑屏障到达下丘脑，作用于下丘脑促食欲或抑食欲神经元，抑制NPY的合成，激活POMC神经元，起到抑制食欲的作用，从而减少了摄食量。

此外，本研究还表明，肥胖易感和肥胖抵抗组大鼠的摄食量总体接近，运动后摄食量下降速度也基本持平，显示在高脂膳食条件下是否发生肥胖，可能与个体的能量利用率有关，肥胖易感大鼠可能具有充分利用能源物质进行脂质积聚与体质量增加的能力，其体内的能量效能明显高于肥胖抵抗大鼠［11］。

3.2运动对肥胖易感和肥胖抵抗大鼠体质量和身体成分的影响

有研究［12］显示: 有氧运动可以减少机体脂肪组织量、增加肌肉组织量，使人体成分构成更趋合理。8周的跑台运动可改变大鼠的身体成分，减少体内脂肪的堆积，增加肌肉百分比［13］。本研究显示，2～3周的有氧运动即可显著降低大鼠的体质量，经过8周有氧运动，大鼠的脂肪组织量显著减少，提示有氧运动可起到良好的降低脂肪体质量的作用，其可能的机制是: 首先，长期有氧运动可增加机体的能量消耗，尤其是增加脂肪供能比例，而运动对各种供能物质的利用比率主要取决于运动强度与运动持续时间，在一定范围内运动强度越小，持续运动时间越长，依靠脂肪氧化供能占能量代谢的百分率也越高［14］。其次，长期有氧运动能调节脂肪代谢相关激素的分泌，运动时，机体交感神经兴奋性提高，促使脂解激素（皮质醇、儿茶酚胺等）的分泌量增加，脂肪组织的脂解作用增强，从而减少体内脂肪细胞的体积，减少体脂含量［15］。再次，运动引起的血液内胰岛素、瘦素、肠肽等水平的变化，作用于下丘脑食欲调节中枢，可抑制食欲，减少摄食量，进一步加重了机体的能量负平衡状态，从而促进更多脂肪的分解。

正常情况下，肌肉蛋白质合成和分解速率基本平衡，当蛋白合成大于蛋白分解时，肌肉质量就会增加［16］。本研究显示，运动明显提高了肥胖易感大鼠的肌肉组织量，而未引起肥胖抵抗大鼠肌肉组织量的明显增加，提示运动可使肥胖易感大鼠体内蛋白合成代谢大于分解代谢。出现这种现象的可能原因是：一方面蛋白质代谢主要受激素的调节，研究表明，运动时胰岛素［13］和睾酮［17］减少，儿茶酚胺［18］及皮质酮［19］增多，肌糖原大量消耗，蛋白质分解增强，促使运动后合成代谢增强，从而增加肌肉组织量［20］；另一方面，在本研究中，所有大鼠运动速度和运动时间相同，但由于肥胖易感大鼠体质量显著高于肥胖抵抗大鼠，因此其身体负荷增加，与肥胖抵抗大鼠单纯的有氧耐力运动相比，肥胖易感大鼠所做的运动相当于在有氧耐力运动的基础上增加了抗阻力训练，而抗阻力训练是影响肌肉合成的重要因素，可使肌肉收缩蛋白合成加强，肌肉重量增加，其增肌效果较有氧耐力运动显著［21］，至于肥胖抵抗大鼠肌肉组织量没有明显增加的原因，则可能是运动时参与供能的蛋白质较多所致。综合分析运动对肥胖易感和肥胖抵抗大鼠脂肪和肌肉组织量的影响，提示有氧耐力运动结合抗阻力训练对减少脂肪体质量和增肌作用更加显著，这与代毅等［22］的研究相一致。此外，还提示运动健身和运动减肥时应注意运动强度的选择。

8周中等强度运动可降低不同肥胖易感性大鼠的脂肪组织量和骨矿盐含量。同样强度的运动可增加肥胖易感大鼠的肌肉组织量，但对肥胖抵抗大鼠的肌肉组织量无影响，提示在运动健身过程中，要充分考虑到个体的运动目的以选择相应的运动强度和运动形式。

［1］Anderson PJ，Critchley JA，Chan JC，et al. Factor analysis of the metabolic syndrome: obesity vs insulin resistance as the central abnormality［J］. Int J Obes Relat Metab Disord，2001，25:1782-1788.

［2］Bandini LG，Vu D，Must A，et al. Comparison of high-calorie，low-nutrient-dense food consumption among obese and nonobese adolescents［J］. Obes Res，1999，7:438-443.

［3］Levin BE，Dunn-Meynell AA. Defense of body weight against chronic caloric restriction in obesity prone and resistant rats ［J］. Am J Physiol，2000，278（1）:231-237.

［4］施万英，姚兴家，董丹娜，等. 饮食诱导肥胖大鼠血清TNF-α水平探讨［J］. 中国公共卫生，2002，18（5）:573-574.

［5］ Melzer K，Kayser B，Saris WH，et al. Effects of physical activity on food intake［J］. Clin Nutr，2005，24（6）:885-895.

［6］汪军. 运动对摄食量和体重的影响［J］. 基础医学与临床，2009，29（7）:771-774.

［7］Stocker CJ，Cawthorne MA. The influence of leptin on early life programming of obesity［J］.Trends Biotechnol，2008，26（10）:545-551.

［8］Bedford TG，Tipton CM，Wilson NC，et al. Maximum oxygen consumption of rats and its changes with various experimental procedures［J］. J Appl Physiol，1979，47（6）:1278.

［9］陈丽，冉祥凯，董明，等. 饮食、运动治疗对单纯性肥胖症患者瘦素及内分泌脂肪调节激素水平的影响［J］. 山东医科大学学报，2001，39（4）:307-308，312.

［10］ Jones TE，Basilio JL，Brophy PM，et al. Long-term exercise training in overweight adolescents improves plasma peptide YY and resistin［J］. Obesity（Silver Spring），2009，17:1189-1195.

［11］ 郭锡熔，陈荣华，莫宝庆，等. 高脂饮食诱导下肥胖易感大鼠与肥胖抵抗性大鼠间部分生理学指标差异的研究［J］.实用儿科临床杂志，2002，17（5）:431-433.

［12］ 王智慧. 有氧运动对女大学生身体形态、成分及心肺功能影响的研究［J］. 北京体育大学学报，2007，1:44-47.

［13］ 杜晓平，衣雪洁，曹师承. 长期有氧训练对高脂膳食肥胖和肥胖抵抗大鼠骨骼肌胰岛素受体mRNA表达的影响［J］. 沈阳体育学院学报，2010，29（5）:53-56.

［14］ 陈吉棣. 运动在减肥综合措施中的地位［J］. 中国运动医学杂志，1989，8（3）:70.

［15］ 汲智勇，杜晓平，符谦. 七周有氧运动对高脂膳食大鼠体脂和血脂的影响［J］. 沈阳体育学院学报，2010，29（4）:69-73.

［16］ 文蔡雄. 抗阻训练与蛋白质补充:改善老年人肌肉蛋白质代谢［J］. 中国组织工程研究，2013，17（24）:4549-4552.

［17］ 张林，杜锡让，薛延. 不同强度运动对骨质疏松大鼠形态计量学的影响［J］. 中国运动医学杂志，1999，18（4）:317-320.

［18］ 汪喆. 运动与儿茶酚胺研究进展［J］. 体育科研，2010，31 （3）:85-88.

［19］ 王晓慧，曲静，Mabounda Kounga PR. 运动对大鼠肝、比目鱼肌和腓肠肌雄激素受体表达的影响［J］. 上海体育学院学报，2012，36（2）:25-29.

［20］ 李湘浓. 羽毛球运动对中年肥胖女性身体成分的影响［J］.吉林体育学院学报，2010，26（4）:83-84.

［21］ 许浩，邵慧秋，黄晖明，等. 有氧运动和力量训练对中老年人体适能的影响［J］. 体育与科学，2009，30（3）:63-70.

［22］ 代毅，许传明，王金泉，等. 有氧运动、抗阻力训练与饮食干预对年轻肥胖女性减肥效果的影响［J］. 成都体育学院学报，2007，6（33）:105-108.

Effects of Exercise on Food Intake and Body Composition in Obesity-prone and Obesity-resistant Rats

LI Jing-jing，ZHANG Yun-li，CAI Ming，XIN Lei，LOU Shu-jie
（School of Kinesiology，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China）

ObjectiveTo observe the effects of exercise on food intake and body composition in obesity-prone and obesity-resistant rats，in order to provide experimental evidence for fitness and exercise for weight loss. MethodsSeventy male SD rats were fed with high-fat diet or normal diet，after 8 weeks，obesity-prone and obesity-resistant rats were screened out based on body weight；then they were divided into four groups: obesity-prone quiet group （OP），obesity-prone exercise group （OPE），obesity-resistant quiet group （OR） and obesity-resistant exercise group （ORE），and all animals were continued to be given high-fat diet，the exercise groups were arranged to adaptive exercise for one week，then were performed eight weeks treadmill exercise，and the body composition of rats were measured using the Prodigy dual-energy X-ray absorptiometry. Results（1） Compared with the quiet groups，food intake in the exercise groups were decreased significantly；（2） Compared with the quiet groups，body weight and fat tissue in the exercise groups were significantly decreased，the amount of muscle tissue of rats in OPE group were significantly increased，and the amount of muscle tissue of rats in ORE group were not changed significantly. ConclusionThe same intensity exercise can produce different effects on the amount of muscle tissue in obesity-prone and obesity-resistant rats，it is necessary to fully take the intensity and nutritional supplements into account when exercise used for fitness.

Exercise；Obesity-prone；Obesity-resistant；Food intake；Body composition

R455 Q95-33

A

1674-5817（2015）03-0202-05

10.3969/j.issn.1674-5817.2015.03.005

2015-01-21

上海市人类运动能力开发与保障重点实验室（上海体育学院）（No.11DZ2261100）；研究生创新培育计划（No.yjscx2014030）

李静静（1988-），女，在读硕士生，研究方向: 运动与脑健康，E-mail: 963161527@qq.com

娄淑杰（1963-），女，教授，博士生导师，研究方向:运动对脑组织代谢及功能的影响。E-mail: shujielou319@163.com